تهیه و شناسایی گونه‌های جدیدی از پلی سولفون ها با قابلیت کاربردی به‌عنوان غشای پلیمری پیل سوختی

مصرف روزافزون انرژی در جهان، پایان‌پذیری منابع انرژی فسیلی و آلودگی ناشی از این سوخت‌ها، محققان بخش انرژی را به جستجوی فناوری‌هایی برای تبدیل انرژی با بازده بیشتر و آلودگی کمتر وادار کرده است. فناوری پیل‌های سوختی در این مورد می‌تواند راه‌گشا باشد. پیل های سوختی در سال‌های اخیر به‌عنوان یک سیستم تبدیل انرژی جدید مطرح شده است و هر روز جایگاهی برجسته‌تر و اهمیتی بیشتر را به خود اختصاص می‌دهند. یکی از مهم‌ترین چالش‌ها جهت تولید و توسعه‌ی این تکنولوژی، تولید غشاهای پلیمری جایگزین نفیون در پیل‌های سوختی پلیمری است. این مطالعه، با هدف تهیه غشاهای پلی اتر سولفونی به‌عنوان غشای تبادل پروتونی به‌منظور جایگزینی نفیون در پیل‌های سوختی انجام شد. در همین راستا در این پژوهش ابتدا سنتز مونومر سولفونه طی واکنش الکترون‌دوستی مونومر دی‌هالید در دستور کار قرار گرفت. آزمون‌ شناسایی رزونانس مغناطیسی هسته ا‌ی هیدروژن (1hnmr) سنتز موفقیت‌آمیز مونومر سولفونه را تایید کرد. سپس به سنتز کوپلی‌اترسولفون‌های سولفونه با درصدهای سولفوناسیون 35%، 40% و 45 % طی واکنش پلیمریزاسیون تراکمی جانشینی هسته‌دوستی دی هالید، دی هالید سولفونه و دی ال پرداخته شد. در ادامه اندازه‌گیری‌های خواص مکانیکی، ویسکوزیته ذاتی، جذب آب، ظرفیت تبادل یون و هدایت پروتون به‌عنوان ارزیابی اولیه انجام شد و غشا با درصد سولفوناسیون 40% برای قرارگیری در محیط پیل سوختی و مطالعه‌ی عملکرد، نتایج مطلوب نشان داد.

preparation and characterization of new types of polysulfones with potential application as fuel cell membrane

the increasing consumption of energy in the world, the ending of fossil energy sources, and pollution from these fuels, have pushed researchers of the energy sector to look for technologies to convert energy with more efficiency and less pollution. the fuel cell can be a good solution. fuel cells have been introduced in recent years as a new energy conversion system and every day, they place in a more prominent position and get more importance. one of the most important challenges for the production and development of this technology is the production of polymeric membranes instead of nafion in the polymeric fuel cells. the aim of this study was to provide poly(ether sulfone) membranes as proton exchange membrane to replace nafion in fuel cells. in this study, the synthesis of sulfonated monomer was done via electrophilic aromatic sulfonation reaction of dihalide monomer. the 1hnmr spectroscopy confirmed the structure and purity of synthesized sulfonated monomer. then synthesis of sulfonated poly (arylene ether sulfone)s with 35%, 40% and 45 wt% degree of sulfonation were achieved via condensation polymerization reaction of dihalide, sulfonated dihalide, and diol. eventually measurements of mechanical properties, intrinsic viscosity, water uptake, ion exchange capacity and proton conductivity were performed as initial evaluation and membrane with 40% sulfonation for placement in fuel cell environment and performance study showed favorable results.